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Présentation générale

par Alexandre MARTIN - publié le , mis à jour le

Les thématiques générales du laboratoire recouvrent :

  • le couplage multi-physique et la durabilité des matériaux et des structures : sont concernées les recherches sur l’endommagement des matériaux et des structures, le comportement des matériaux et structures présentant des couplages multi-physiques, notamment les géo-matériaux et les matériaux actifs à mémoire de forme, l’identification et la validation des modèles associés ainsi que la mise au point des essais expérimentaux et des méthodologies de modélisation de structures réelles et de matériaux dans leur environnement ;
  • la dynamique des structures et des fluides, et acoustique : sont étudiés les problèmes de dynamique des fluides, de dynamique des structures et d’acoustique avec leurs recouvrements ; l’interaction fluide-structure et la vibroacoustique. Ces travaux ont des applications principalement dans les domaines des transports et de l’énergie. Ils reposent essentiellement sur de la modélisation théorique, numérique et expérimentale avec l’utilisation de moyens logiciels et expérimentaux propres (codes industriels et de recherche, souffleries, tunnel à cavitation, PIV stéréoscopique LDV, chambre anéchoïque, vibrométrie laser à balayage) ;
  • les méthodes inverses et l’identification ainsi que les méthodes numériques et plateformes numériques de capitalisation : on vise les modélisations numériques ainsi que le développement de méthodes numériques avancées pour la résolution de problèmes industriels, toujours dans l’objectif d’aborder les situations réalistes de grande taille (en espace et dans le temps) ainsi que la prise en compte des chargements et des couplages réellement subis par les structures, l’identification de ceux-ci à partir de mesures en service, la réduction de modèles associée, les questions générales d’identification de lois de comportement et de paramètres physiques (conditions aux limites, paramètres globaux,…), la détection de défauts. Les principaux domaines d’application concernent l’énergie et le transport.

Dans le domaine du couplage multi-physique et de la durabilité des matériaux et des structures, on cherche notamment à mieux prédire le comportement des structures et matériaux pour :

  • modéliser la réponse, la fatigue et la rupture des matériaux et structures présentant des couplages thermomécaniques et multi-physiques tels que les matériaux et structures actifs, notamment les matériaux à mémoire de forme thermomécaniques et magnéto-mécaniques,
  • modéliser la fatigue, la rupture ductile et/ou fragile de certains composants métalliques ou du génie civil,
  • estimer le taux de fuite d’une enceinte,
  • évaluer la capacité de résister à un séisme, à un impact de type chute d’avion, ou bien à une explosion de l’ilot nucléaire avec l’ensemble des composants qu’il abrite.

Les activités de recherche du laboratoire dans le domaine de la dynamique des structures et des fluides ainsi que de l’acoustique correspondent aux enjeux principaux suivants :

  • comprendre et analyser les écoulements et phénomènes vibratoires structuraux associés à l’origine de la dégradation de certains composants (vannes, alternateurs, tubes GV, assemblages combustibles, etc.) ou d’une perte de performance (véhicules automobiles), afin de proposer soit des évolutions de conception soit des modifications structurales,
  • justifier la tenue mécanique de certains composants du circuit primaire soumis à des transitoires hydrauliques violents de type rupture de tuyauterie,
  • mettre au point des systèmes de récupération d’énergie utilisant les instabilités en interaction fluide-structure.

Hormis pour le domaine du contrôle non destructif, les enjeux de l’identification et des problèmes inverses ne sont pas à strictement parler industriels mais contribuent à la maîtrise de la modélisation, de la simulation et de l’expérimentation en mécanique et en thermique, qu’il s’agisse de l’identification de paramètres physiques entrant dans les modèles, du développement de l’instrumentation fine par mesures de champs, de la compréhension des expérimentations sur essais complexes (non analytiques), ou encore de la validation des modèles.
Enfin, les méthodes numériques sont au cœur de la résolution des problèmes industriels. La déclinaison et la capitalisation de ces méthodes au sein de structures d’accueil logicielles pérennes est particulièrement cruciale pour les activités d’EDF et du CEA, ce dont l’ENSTA bénéficie. La grande spécificité des méthodes et leur technicité fait que l’intégration doit de plus en plus passer par l’usage de bibliothèques dédiées qui fait de l’activité Mécanique Numérique un vrai métier d’ensemblier logiciel, soucieux de la maintenance d’une architecture logicielle souple, robuste et performante. Le laboratoire s’appuie ainsi plus particulièrement sur :